Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8
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Binär aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 231 im Binärsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 231 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
231 = 128 + 103 = 128 + 64 + 39 = 128 + 64 + 32 + 7 = 128 + 64 + 32 + 4 + 3 = 128 + 64 + 32 + 4 + 2 + 1
= 1⋅128 + 1⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 1⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 231 = (1110.0111)2
Dezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (1010.0010)2 im Dezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(1010.0010)2 = 0⋅1 + 1⋅2 + 0⋅4 + 0⋅8 + 0⋅16 + 1⋅32 + 0⋅64 + 1⋅128= 162
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (1010.0010)2 = 162
ggT mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 135 und 80.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
135
= 3 ⋅ 45
= 3 ⋅ 3 ⋅ 15
= 3 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 5
80
= 2 ⋅ 40
= 2 ⋅ 2 ⋅ 20
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 10
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 5
Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:
5(die 5 kommt sowohl in 135 als auch 80 insgesamt 1 mal vor)
Da 5 = 5 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 5 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.
Unser größter gemeinsamer Teiler von 135 und 80 ist somit :
ggT(135,80) = 5
kgV mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 33 und 77.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
33
= 3 ⋅ 11
77
= 7 ⋅ 11
Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:
3(die 3 kommt in 33 insgesamt 1 mal vor)
3 ⋅ 7(die 7 kommt in 77 insgesamt 1 mal vor)
3 ⋅ 7 ⋅ 11(die 11 kommt in 33 insgesamt 1 mal vor)
In 3 ⋅ 7 ⋅ 11 = 231 sind nun alle Primteiler von 33 und alle Primteiler von 77 enthalten. Also ist 231 ein Vielfaches von 33 und 77. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 33 oder 77 fehlen.
Das kleinste gemeinsame Vielfache von 33 und 77 ist somit :
kgV(33,77) = 231
ggT mit Euklid' schem Algor.
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 20 und 82.
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 20 und 82
=>20 | = 0⋅82 + 20 |
=>82 | = 4⋅20 + 2 |
=>20 | = 10⋅2 + 0 |
also gilt: ggt(20,82)=2
Binär und Hexdezimal aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 92 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 92 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
92 = 64 + 28 = 64 + 16 + 12 = 64 + 16 + 8 + 4
= 1⋅64 + 0⋅32 + 1⋅16 + 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 92 = (101.1100)2
Um die Zahl 92 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:
Theoretisch könnte man 92 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.
Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;
Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:
(101)2 = 1⋅4 + 0⋅2 + 1⋅1 = 5 = (5)16
(1100)2 = 1⋅8 + 1⋅4 + 0⋅2 + 0⋅1 = 12 = (C)16
Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (101.1100)2 = (5C)16
alle Teiler einer Zahl
Beispiel:
Bestimme alle Teiler von 50 an:
Wir suchen alle Teiler von 50. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.
Wenn eine Zahl ein Teiler von 50 ist, teilen wir 50 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 50 ergeben).
Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.
1 ist Teiler von 50, denn 50 = 1 ⋅ 50, also ist auch 50 ein Teiler.
2 ist Teiler von 50, denn 50 = 2 ⋅ 25, also ist auch 25 ein Teiler.
3 ist kein Teiler von 50, denn 50 = 3 ⋅ 16 + 2.
4 ist kein Teiler von 50, denn 50 = 4 ⋅ 12 + 2.
5 ist Teiler von 50, denn 50 = 5 ⋅ 10, also ist auch 10 ein Teiler.
6 ist kein Teiler von 50, denn 50 = 6 ⋅ 8 + 2.
7 ist kein Teiler von 50, denn 50 = 7 ⋅ 7 + 1.
Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil ja 8 kein kleinerer, sondern nur ein größerer Teiler sein könnte
- schließlich ist 8 ⋅ 8
= 64 > 50, aber die größeren Teiler haben wir ja bereits alle bei den kleineren mit erhalten.
Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 50:
1, 2, 5, 10, 25, 50
Teilbarkeitsregeln rückwärts
Beispiel:
Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 147⬜ sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.
Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also 7⬜.
Bei den 70er-Zahlen muss ja 2 oder 6 an der Einerstelle stehen, weil eben nur 72, 76 durch 4 teilbar sind.
Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.
2: Dann wäre die Zahl 1472, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 7 + 2 = 14, also nicht durch 3 teilbar.
6: Dann wäre die Zahl 1476, für die Quersumme gilt dann: 1 + 4 + 7 + 6 = 18, also durch 3 teilbar.
Die einzige mögliche Ziffer ist also 6.
Summe von Primzahlen
Beispiel:
Schreibe 24 als Summe von zwei Primzahlen:
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 24 bilden:
2 + 22 = 24, dabei ist 22 aber keine Primzahl
3 + 21 = 24, dabei ist 21 aber keine Primzahl
5 + 19 = 24, dabei ist 19 auch eine Primzahl
5 und 19 wären also zwei Primzahlen mit 5 + 19 = 24
Primfaktorzerlegung
Beispiel:
Bestimme die Primfaktorzerlegung von 25 :
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 25 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:
25
= 5 ⋅ 5